Propozoni përdorimin e lëkurës së miceli fungale për elektronikë të qëndrueshme
Studiuesit në Universitetin Johannes Kepler në Linz, Austri, kanë krijuar një lloj të ri elektronik të biodegradueshëm që e quajnë MycelioTronics. Dhe ka potencial të madh për të reduktuar mbetjet elektronike që mundojnë harduerin e të gjitha llojeve.
I riu Koncepti bazohet në kultivimin dhe përpunimin e lëkurës nga një kërpudhat si material substrati i biodegradueshëm për elektronikë të gjelbër.
Dhe është çfarëe aktualisht të gjitha qarqet elektronike, të cilat janë bërë nga metale përçuese, ato duhet të mbështeten në një bazë izoluese dhe ftohëse të quajtur nënshtresa. Pothuajse në të gjithë çipat kompjuterikë, ky substrat është bërë nga polimere plastike të pa riciklueshme, të cilat shpesh hidhen në fund të jetës së tyre të dobishme e një çipi
Kjo kontribuon në 50 milionë tonë të e-mbeturinave që prodhohen çdo vit. Stabiliteti i shkëlqyer termik dhe natyra izoluese elektrike e rrjetit të veçorive e bëjnë lëkurën e miceli një substrat shumë të përshtatshëm të biodegradueshëm për qarkun elektronik.
“Nënshtresa në vetvete është më e vështira për t'u ricikluar”, thotë Martin Kaltenbrunner nga Universiteti Johannes Kepler në Linz, Gjermani. “Është gjithashtu pjesa më e madhe e elektronikës dhe është vlera më e ulët, kështu që nëse keni disa çipa që kanë vërtet shumë vlerë, mund të dëshironi t'i ricikloni ato. »
Studiuesit kanë rritur dhe përpunuar lëkurat e miceli kërpudhave si një material alternativ substrati i biodegradueshëm.
"Lëkura" bazohet në një kërpudhë që rritet natyrshëm në drurë të ngordhur në klimat e butë të butë. Ata kanë qëndrueshmëri të lartë termike dhe një formë fleksibël, e cila lejon bashkimin e komponentëve elektronikë dhe lehtëson prodhimin e pllakave të sensorëve elektronikë. Përveç kësaj, ato mund të përballojnë më shumë se 2000 cikle përkuljeje.
Miceliumi mund të përdoret edhe në bateri me konsum të ulët. Studiuesit zbuluan se bateritë e miceli mund të fuqizojnë pajisjet ndijuese autonome, duke përfshirë një modul Bluetooth dhe një sensor afërsie dhe lagështie. Ky është një hap i rëndësishëm për qëndrueshmërinë.
Përmendet se lëkura nuk u rrit në kërpudhat e tjera të testuara nga studiuesit. Kur nxirrnin dhe thanin lëkurën, ata zbuluan se ishte fleksibël, një izolant i mirë, mund të përballonte temperaturat më shumë se 200 °C dhe ishte rreth trashësisë së një fletë letre, veti të mira për një nënshtresë qarku.
Lëkurat lejojnë përdorimin e teknikave të zakonshme të përpunimit elektronik, duke përfshirë depozitimin fizik të avullit dhe modelimin me lazer, për të marrë gjurmë elektronike me përçueshmëri deri në 9,75 ± 1,44 × 104 S cm-1. Lëkurat elektronike fleksibël dhe konform të Miceliumit i rezistojnë mbi 2000 cikleve të përkuljes dhe mund të përkulen disa herë me një rritje të moderuar të forcës. Ne demonstrojmë se bateritë e miceli kanë kapacitete deri në ~3,8 mAh cm-2 që përdoren për të fuqizuar pajisjet autonome të sensorit, duke përfshirë një modul Bluetooth dhe një sensor afërsie dhe lagështie.
Nëse mbahet larg lagështirës dhe rrezeve UV, lëkura ndoshta mund të zgjasë qindra vjet dhe për këtë arsye do të ishte perfekt për jetëgjatësinë e një pajisjeje elektronike. Është e rëndësishme të theksohet gjithashtu se mund të dekompozohet në tokë për rreth dy javë, gjë që e bën atë lehtësisht të riciklueshëm.
Për procesin, përmendet se qarqet e integruara (IC) përbëjnë pjesën më të madhe të masës totale të pllakave të qarkut të printuar (PCB), për shkak të densitetit të lartë të metaleve të përdorura, por është e vështirë të bëhen versione të tyre të biodegradueshme.
Pllakat konvencionale të qarkut të printuar të telefonave celularë, për shembull, përbëhen nga 63% ndaj peshës metale, 24% ndaj peshës nga qeramika dhe 13% ndaj peshës nga polimere.
Për sa i përket pjesës së projektimit, përmendet si më poshtë:
(A) Fotografi e një bordi sensori që përbëhet nga një bateri miceli me dy qeliza, një modul Bluetooth dhe një sensor impedance me një strukturë elektrodë ndërdixhitale.
(B) Përgjigja e impedancës së sensorit varet shumë nga lagështia relative e mjedisit.
(C) Kapaciteti dhe rezistenca e rregulluar e strukturës së sensorit ndërdixhital në funksion të frekuencës
(D) Bllok diagrami i tabelës së sensorit që gjeneron dhe transferon të dhëna në një kompjuter të jashtëm gjatë eksperimenteve me valë.
(E) Një gisht që i afrohet sensorit prodhon ndryshime të qarta në kapacitetin e sensorit.
(F) Përgjigja e kapacitetit të sensorit ndaj afrimit të përsëritur të gishtërinjve në (E)
(G) Thithja në pllakën e sensorit shkakton ndryshime qartësisht të dallueshme të lagështisë.
(H) Përgjigja e kapacitetit ndaj ndryshimeve të lagështisë në (G)
(I) Zbërthimi aerobik i substrateve PCB të MycelioTronic ndodh brenda 2 javësh në tokën e kompostimit.
(J) Përqindja në masë e substratit PCB të prishur të treguar në (I) e matur gjatë 11 ditëve
vepër e botuar mbi qarqet e integruara të biodegradueshme bazohet në biomasë dhe materiale bimore, duke rezultuar në një konfigurim elektronik plotësisht kalimtar që përfshin elementë të qarkut të degradueshëm.
Studiuesit morën filma metalikë kohezivë në lëkurat e korrura me një vrazhdësi sipërfaqësore Rrms prej 7,5 ± 1,8 μm nga depozitimi fizik gjatë avullimit, duke lejuar përpunimin pas të qarkut.
Më pas, filma me vazhdimësi të riprodhueshme fitohen duke depozituar 400 nm bakër si masë përcjellëse, me një paravendosje prej 3 nm krom për ngjitje më të mirë. Ato përmirësojnë më tej përçueshmërinë duke depozituar një shtresë shtesë prej 50 nm të trashë ari mbi shtresën fillestare të bakrit.
Me këto përparime të fundit të bazuara në kërpudha, lëkurat e miceli të biodegradueshme mund të shfaqen si një klasë e materialeve alternative të qëndrueshme për një të ardhme elektronike të gjelbër dhe të ofrojnë një vrull të mëtejshëm drejt baterive dhe elektronikës të qëndrueshme.
Më në fund nëse jeni të interesuar të dini më shumë për të, ju mund të kontrolloni detajet në lidhja vijuese.